淺談節能技術在建筑的運用

導語：淺談節能技術在建筑的運用一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1我國建筑能耗狀況和節能狀況

1．1能耗現狀。我國目前城鎮建筑能耗為全國商品能源的23%～26%(不包括建筑材料制造用能及建筑施工過程能耗)。目前發達國家的建筑能耗一般在總能耗的1/3左右。隨著我國城市化水平的不斷提高、第三產業占GDP比例的加大以及制造業結構的調整，建筑能耗的比例將持續提高，最終接近發達國家目前的水平。根據近30年能源領域的研究與實踐，建筑節能是各種節能途徑中潛力最大、最為直接有效的方式，是緩解能源緊張、解決社會經濟發展與能源供應不足矛盾的有效方法之一。1．2節能潛力。我國城鎮建筑能源消耗按性質分為五類:①北方地區采暖能耗;②除采暖外的住宅能耗(照明、炊事、生活熱水、家電、空調);③除采暖外的普通公共建筑能耗(辦公室、中小型商店、學校等);④除采暖外的大型公共建筑能耗(寫字樓、星級酒店、大型購物中心等);⑤工業建筑能耗。采暖能耗占北方地區建筑能耗的50%以上(按總量計算，不同類型建筑的比例有所不同)。在實施建筑節能標準之前建造的建筑冬季采暖平均熱指標為30～50W/，是北歐相同氣候條件下建筑采暖能耗的2～3倍。通過改進建筑設計、加強圍護結構保溫和有效利用太陽能，可使此部分能耗降低50%～60%。目前，北方城鎮建筑近60%采用不同規模的集中供熱系統供熱。由于調節不當導致部分建筑過熱、開窗散熱造成的熱量浪費平均為供熱量的30%以上。部分小型燃煤鍋爐效率低下也是造成能耗過高的原因之一。通過建筑保溫、管網系統調節、提高熱源效率這三方面的改進，我國北方地區采暖能耗至少可降低60%～70%。除采暖外，住宅能耗中的用電量為10～30度/(m2•年)，隨生活水平的提高目前呈上升趨勢;生活熱水能耗在大城市中也逐漸加大。推廣節能燈和節能家電對降低住宅電耗有重要作用;改進建筑設計、降低夏季空調能耗，也可以使住宅電耗減少3～8度/(m2•年)。及時開發和推廣高效的家用生活熱水裝置，可避免由于生活熱水需要量的不斷增長所導致的住宅能耗的增加。普通公共建筑的能源消耗接近住宅建筑，但其照明和電器耗電更大，廚衛能耗要小。改善建筑設計可降低空調和照明能耗，推廣節能燈具及其他用電設備可減少能耗30%～40%。大型公共建筑占城鎮總建筑面積的5%～7%，用電量為100～300度/(m2•年)，為住宅建筑用電量的10倍以上(不包括采暖)。在我國大型和特大型城市，這類建筑的總耗電量大于全市所有居民住宅的總耗電量?！笆晃濉钡健笆濉逼陂g我國城市建設的重點是住宅建設，至“十三五”已逐漸轉向大型公共建筑，導致建筑用電量急劇增加(其中，空調用電占50%～60%，照明用電占25%～35%，其余為電梯和辦公電器設備)。如若在建筑、空調、照明等當面采用先進技術這部分電耗可將到目前的50%一下。1．3小結。綜上所述，我國建筑節能的重點應為:建筑本體的節能、采暖系統的節能、空調系統的節能、提高照明和其他電器產品的能效、可再生能源技術的應用等。通過這幾方面的措施實施，我國單位建筑面積平均能耗可降低30%～40%，這意味著建筑節能用可能使我國總的能源需求量降低10%。

2建筑節能技術的發展趨勢和我國應發展的重點領域

2．1建筑節能優化設計。建筑造型及圍護結構形式對建筑物性能有決定性影響，包括:建筑物與外環境的換熱量、自然通風狀況和自然采光水平等，以上三方面構成了70%以上的建筑采暖通風空調能耗。不同的建筑設計形式會造成能耗巨大差別，且建筑物系統復雜，各種因素相互影響，很難確定設計的優劣。這就需要利用動態熱模擬技術對不同的方案進行詳細的模擬預測和比較，目前此類工作仍在進行中。2．2通風裝置與排風熱回收裝置。對于住宅建筑和普通公共建筑，當建筑圍護結構保溫隔熱達到一定水平后，室內外通風形成的冷熱損失就成為這類建筑能耗的重要組成部分。通過專門的裝置有組織的進行換氣通風，同時需要時有效的回收排風中的能源，對降低這類建筑的能耗具有重要意義。我國建筑本身的保溫性隔熱性能較差，就排風回收而言，目前已研制成功蜂窩狀鋁膜式、熱管式等濕熱回收器(但僅對冬季采暖能耗有效)。針對夏季新風處理的除濕系統，目前國內已有紙質和高分子膜式透濕型全熱回收器。2．3熱泵技術。通過熱泵技術提升低品位熱能的溫度，為建筑物提供熱量，是建筑能源供應系統提高效率、降低能耗的重要途徑，也是建筑設備節能技術發展的重點之一。2．3．1空氣源熱泵。冬季從室外空氣中提取熱量，為建筑供熱，是住宅和其他小規模民用建筑供熱的最佳方式。目前技術難點是外溫在0℃左右時蒸發器的結霜問題和適應外溫在－3℃～5℃范圍內的變化，需要壓縮機在很大的壓縮比例范圍內都具有良好的性能。2．3．2地下水水源熱泵。從地下抽水經過熱泵提取其熱量后再把水灌回到地下，用于建筑供熱，其電熱轉換率可達3～4。這種技術在國內外都已廣泛推廣，但取水和回灌都受到地下水文地質條件的限制，并非普遍適用。2．3．3污水水源熱泵。直接從城市污水中提取熱量，是污水綜合利用的組成部分。據測算城市污水充當熱源可解決城市20%的建筑采暖。目前的方式是從處理后的中水中提取熱量，限制其應用范圍，并且不能充分利用污水中的熱能。2．3．4地埋管式土壤源熱泵。通過在地下垂直或水平埋入塑料管，通入循環工質，成為循環工質與土壤間的換熱器。在冬季通過這一換熱器從地下取熱，成為熱泵的熱源;在夏季從地下取冷，使其成為熱泵的冷源，由此實現冬存夏用，或夏存冬用。目前這種方式初期投資較高，僅適用于低密度建筑。2．4降低輸配系統能源消耗。由于設計和設備選擇的粗糙，我國建筑內的風機水泵運行效率僅為30%～50%，而實際最高效率可達75%～85%。如何通過調節改變風機水泵工作狀況，使其與已有管網相匹配，從而在高效工作點工作。目前變頻器的質量已經很可靠，且成本足夠低。采用變頻風機、變頻水泵對流量進行調節已經十分普及，但大多數采暖空調的輸配系統的結構設計還是基本沿用傳統的基于閥門調節的輸配系統，沒能真正發揮變頻調速的作用。徹底改變輸配系統結構，去掉調節閥，用分布的風機水泵充當調節裝置，即用風機水泵補充不足能量，可以使輸配系統能耗比目前降低50%～70%。2．5濕度溫度獨立控制的空調系統。采用濕度溫度獨立控制的空調系統是近年來的重要方向，將室外新風除濕后送入室內，可用于消除室內產濕，并滿足新鮮空氣的要求;而用獨立的水系統使18℃～20℃溫度的冷水循環，通過輻射或對流型末端來消除室內顯熱。這一方面可以避免采取冷凝式除濕時為了調節相對濕度進行再熱而導致的冷熱抵消，還可用高溫冷源吸收顯熱，使冷源效率大幅提高。這種新的空調方式的實現還包括對現有末端方式的革新，我國需要相應的跟蹤或開發新的高效的顯熱型末端裝置。有效的技術突破可使大型公共建筑采暖空調能耗再降30%，相當于此類總能耗降低15%。2．6建筑式熱電冷三聯供應系統(BCHP)。當天然氣為城市中主要的一次能源時，采用動力裝置先由燃氣發電，再由發電后的余熱向建筑供熱或作為空調制冷的動力，可獲得更高的燃料利用率。這種方式通過讓大型建筑自行發電，解決了大部分用電負荷，提高了用電的可靠性，同時還降低了輸配電網的輸配電負荷，并減少了長途輸電的損失。要使這種方法大規模使用，并真正有利于節能、環保，并具有經濟性，存在技術難點為:高發電效率、低排放的燃氣發電動力裝置，高密度高轉換效率的蓄能裝置和高效率的熱驅動空調方式。2．7燃煤燃氣聯合供熱與末端調節。以燃煤為燃料的大型熱電聯產熱源和大型燃煤鍋爐房通過采用清潔煤燃燒技術，可高效低污染的燒煤。輸送熱量的大型集中供熱網也很難有效的根據末端供熱量的變化進行及時調節。調節不當和調節不及時導致部分建筑過熱，造成很大的浪費。目前天然氣單獨作為大型鍋爐的燃料，不能充分發揮其優勢，可利用大型集中供熱網，以燃煤作為燃料，提供采暖的基礎負荷，確保整個供熱季的穩定運行。在末端采用天然氣為燃料的小型調峰鍋爐根據負荷需求補充不足的熱量。天然氣調峰鍋爐可根據各自末端狀況及時準確的調節，避免調節不當造成的浪費，燃煤熱源又可穩定運行，保證清潔與高效。2．8節能燈和節能燈具。降低照明用電的途徑包括:發展高效光源、采用高效燈具、改進照明控制。目前熒光類高效節能燈已廣泛普及，如LED光源，它比目前的節能燈更高效，發光光譜可在大范圍選擇，使用壽命大大延長。照明控制也是實現照明節能的重要組成部分。尤其是在辦公室、教室等公共建筑，改善照明控制可大幅度減少照明電耗。2．9可再生能源技術。開再生能源包括:太陽能、風能、水能、生物質能、地熱能和海洋能等多種形式?？稍偕茉慈找媸艿街匾?，開發利用可再生能源已成為世界能源可持續發展戰略的重要組成部分。太陽能資源豐富，無污染，是一種清潔能源，在建筑中得到了廣泛應用。目前國內針對太陽能光熱利用、光電轉換及直接利用太陽光采光等方面均取得了進展，太陽能熱水器也得到了很好的推廣。2．10樓宇智能監控技術現代建筑一方面為了追求舒適、安全、便利、高效等建筑的功能而投入許多高能耗設備，如空調、電梯、辦公室電器以及配套的生活設施，一方面追求環保節能等新理念的運用而采用太陽能、地熱等新技術，建筑物正變得越來越高、越來越大，而管理建筑內的設備、安全設施、辦公條件正變得越來越復雜，因此誕生了樓宇智能監控技術。其主要功能是實現設備管理智能化以滿足按需運行的節能模式，實現安全管理的智能化以滿足及時響應的安全工作生活環境需要，實現對空氣、水等的管理，以提供舒適的氛圍，實現辦公無紙化，以配合便利高效的現代工作模式。

3相關政策機制和技術推廣

通過政策機制、實施有效管理，是推進我國建筑節能的重要手段。建筑節能政策呼應建筑節能要求，并隨著人們對建筑節能的認識的加深和社會經濟的發展而不斷發展、創新、完善。3．1建立建筑能耗基礎數據統計體系和建筑能耗數據庫。目前尚沒有任何一個機構可以準確的給出中國的建筑物所消耗終端能源的具體數據，包括絕對量和在整個社會終端能源消耗量中的比例，這成為中國進一步開展建筑節能工作的重要障礙。因此我國要建立符合國際慣例、適應中國國情的建筑能耗統計制度:①在現有統計渠道基礎上建立可持續運行的建筑能耗基礎數據統計體系，包括行政管理方案、數據調查方法、統計信息標準等;②建立城市、省區、全國的建筑能耗數據庫和統計數據報送網絡，建立建筑能耗統計分析模型和建筑導致的溫室氣體排放量估算模型等，并開展統計分析和預測研究;③建立一定范圍內、適當形式的建筑能耗數據定期公開和公布制度，利用網絡、媒體，促進公共參與，形成刺激和獎懲機制。3．2建立適應市場需求的住宅能耗標識體系。住宅節能的關鍵是住宅本身的優化設計和節能的建筑部件與建筑技術的采用。由于我國住宅開發已基本進入市場化，實現這些節能措施的主體是開發商。因此需制定一套科學可行的管理體制來約束開發商的操作，客觀展示住宅實際的能耗狀況。住宅能耗標識體系就是在市場機制下建立起來能夠健康的實施標識工作，從而推動節能工作的平臺。包括獨立的住宅能耗標識事務所的建立與監管、確保標識過程公正的授權與保險機制、向消費者的宣傳教育使能耗指標的意義為世人所知悉。通過平臺建設，使消費者能夠把節能作為選擇住宅的一項指標，由消費者推動開發商以節能為開發市場的手段，進而由開發商推動設計研究和生產部門的住宅節能研究開發和相關產品生產，方能使住宅節能工作進入良性循環。3．3建立大型公共建筑能耗評估、審查體系及用能定額管理機制。大型公共建筑能耗偏高的原因:①設計不當導致系統先天不足;②運行管理不當，不能按照節能的方式運行與調節?？赏ㄟ^新建大型公共建筑的節能評估審查和已有大型公共建筑的用能定額管理制度來從這兩方面進行約束。2005年《北京市公共建筑節能設計標準》頒布，這種評估方式根據設計方案對大型公共建筑的本身、能源轉化和設備系統及可再生能源利用的三個環節通過專門軟件進行詳細的模擬計算，并根據其結果進行全面的節能審查。同時預測出被評建筑建成在合理的運行管理下不同氣候、不同的建筑利用率時煤、天然氣、熱力、電等能源消耗的數量，實行大型公共建筑的用能定額制，從而有效的促進各種節能運行方式的推廣和各種節能改造技術的實施。3．4推進建筑用能產品能效標識制度。對于空調、冰箱、家用電器、照明器具等建筑用能產品，應大力推動節能產品分級認證和能效標識管理制度的實施，運用市場機制，引導用戶和消費者購買節能型產品。可按產品耗能由低到高，依次標為1～5級，能效低于5級的產品不允許上市銷售，只有達到一級和二級能效標準的產品才能稱作節能產品。

4結束語

文中初步分析了我國建筑能源消耗現狀和節能潛力以及為了實現這些目標效果所應開展的技術研究與政策制定工作。(1)建筑節能是解決我國今后能源短缺問題的有效途徑之一。有效的做好建筑節能工作和維持現狀，按照目前的用能水平相比，會使我國總能源消耗下降約10%。(2)建筑節能重點為:建筑本體的節能、采暖系統的節能、空調系統節能、提高照明和其他電器產品的能效、可再生能源技術的應用。圍繞這些重點領域，尚有大量的新產品、新技術有待研究、開發和推廣。(3)利用市場機制，有效的推廣建筑節能技術，真正實現節能效果，還需要大量的政策保障。這也需要大量的研究工作，如:建筑物和系統的能耗預測、實測與標識，以及科學公平實施這些方法的約束機制。隨著我國人民生活水平的提高和產業結構的調整，建筑能耗的相對值和絕對值都將持續增長，建筑節能的任務十分艱巨。建筑節能貫穿可持續發展始末，是世界建筑發展的大趨勢、大潮流。我國建筑節能事業將在克服諸多困難中逐步前進，只要加快技術、組織及政策方面的措施落實，在不久的將來建筑節能定能結出豐碩之果。

參考文獻

［1］叢大鳴．節能生態技術在建筑中的應用及實例分析［M］．山東:山東大學出版社，2009．

［2］《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》．中華人民共和國國務院，2016．

［3］《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》．中華人民共和國國務院，2011．

［4］《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要》．中華人民共和國國務院，2006．

［5］DBJ01－621－2005《北京市公共建筑節能設計標準》［S］．北京:北京市建筑設計標準化辦公室，2005．

作者:孫曉飛 單位:黑龍江省節能技術監測中心